低压配电系统N线电流电压测量

1.低压配电系统N线的电流

从电源的中性点（简称N点）引出来的线称为中性线（简称N线），中性线既可以是二次绕组YN接线变压器的N线，也可以是YN绕组接线低压发电机的N线。在正常运行工况，三相基波50Hz平衡负载下，N线上是没有电流的。当有单相负载时，若单相负载分配不平衡，将会造成严重的三相不平衡。另有一类特殊情况与谐波有关，如即使电源电压基本上是正弦波，但负载是非线性的，此时N线上三次谐波将是各相线上的三次谐波之和，再加上基波的不平衡电流，N线上的电流有效值有可能接近或甚至超过相电流。

就短路情况而言，相线与N线短路构成的单相短路，当变压器绕组联结组标号为Yyn0时，其零序阻抗较大，即使直接短路，其短路电流也不能满足三相短路保护装置的灵敏度，这也是变压器接线推荐为Dyn11的重要因素之一。如果是单相接地短路，短路电流经过大地回到电源N点，并不经过N线，漏电保护器根据剩余电流原理而动作，所以它是和相线与N线短路不同的，但都受变压器零序阻抗的影响。由于负载有可能不平衡，低压一般不用零序保护作为单相接地保护而用漏电保护器。

IEC 60364-4-473—1999规定线路过电流保护的标准，其中关于中性线过电流保护的条文都规定：不论中性线粗细，只需断开有关相线，不必断开中性线。这是因为断开有关相线后中性线电流自然消失，中性线过电流问题不复存在，而少一个中性线触头就少一个潜在的事故隐患。相线触头导电不良故障易于发现及时处理，而中性线的触头导电不良难以发现，往往会成为“断零”而导致烧坏大量单相用电设备的事故。因此应尽量减少中性线上的触头或刀的数量，用于中性线过电流保护的可装可不装的触头就不必装设。

IEC 60364-4-41—2005是规定防电击措施的标准，但在该规定中没有规定因TN-C-S系统PEN线过电流，而导致PEN线过大的电压降和过大的设备外壳对地电压而规定断开中性线防电击措施。道理很简单，在电气设计中对线路的电压降都有限制，低压线路上的电压降一般取不大于回路标称电压的5%，即相线和PEN线、中性线的电压降总共不超过220V×5%=11V，设备外壳上不可能出现大于50V或25V的对地电压，所以为防人身电击而断开中性线也是不必要的。

2.低压配电系统N线的电压

当在电源N点直接接地且三相负载完全平衡的正常情况下，N线对地电压为

V_N=I₀R_B（4-3）

式中，I₀为通过电源接地点的各相对地漏电流矢量和；R_B为N点接地电阻。

按规定接地电阻应为4Ω，当负载平衡且忽略漏电流时，V_N=0。但在下列两种情况下，V_N可能较大或很大。

N线断线后的V_N取决于N线断点后面的三相负载平衡度，最严重时只有一相有负载，断点后的V_N可达相电压220V，三相平衡负载可使V_N=0，通常介于0～220V之间，称之为中性点电压漂移。N线完好但负载不平衡，位置靠近负载点的N线对地电压为

V_N=I₀R_B+I_NZ_N（4-4）

它随着N线电流I_N和阻抗Z_N的大小而变化，在正常运行状态下，可以通过精心设计使I_N尽量小，并使Z_N小一些，这样，可以将V_N控制在一个安全电压范围内。通常，设定N线有20%的电压损失，其值为44V，此时用电负载端电压在相线没有一点电压损失的前提下只有80%而成为不正常的工况。假定相线和N线各有10%的电压损失，在单相负载回路的V_N不过22V。(www.xing528.com)

N线过电压是相对的，对N线来说，也就是电位偏移。由于用于N线的保护装置的技术问题，其保护作用基本难以有效实现，所以一些发达国家采取了对线路截面、机械保护和连接质量提出了许多的严格要求，使得断线事故大大减少，也使得断线保护已非必要。

3.低压配电系统N线的隔离与断开

在常用的电源直接接地的TN、TT系统内，正常情况下中性线的电位基本上是大地的电位，但由于种种原因它可能带有危险的对地电位，例如电源回路一相接地会导致中性线对地电位升高，但因中性线包有绝缘，还不致引起事故。为了避免公用电网内大量低压用户停电，这种故障一般不跳闸，只作为事故隐患潜伏下来。又如当10kV变电所内高压侧发生接地故障时，由于接地装置电位的升高同样也可使中性线带有故障电压，因10kV不接地网络的接地故障不跳闸只作用于信号，这个可达百伏左右的故障电压在中性线上也是持续存在的，它只在电气检修时对检修人员构成危险。因此在电气检修时，应在隔离相线的同时也隔离中性线。上述故障电压可达千伏以上，虽然这时10kV继电保护可切断电源，但其动作时间长达0.5～1s，依然会危及检修人员。

另外，检修时的电击危险是来自沿TT系统电源线路导入的雷电过电压，其持续时间以微秒计，但电压极高，会危及人的生命。其对带电导体的隔离还有触头间空气间隙距离的要求（对工频300V以下电压无此要求），需视海拔高度、空气污染程度以及触头形状等因素而定。英国IEE标准《电气安装规范》中规定低压断路器可兼作隔离电器，说明其断路器的触头间的空气气隙是符合隔离要求的。

对于各种沿中性线导入的危险电压引起的电气检修时电击事故的隐患，只能用在隔离相线的同时隔离中性线的方法来防范。

并非所有照明电气装置都要求中性线和相线一起隔离才能保证检修安全，这需要视接地系统类别和有无总等电位联结而定。IEC 60364-4-46标准中规定：在TN-S系统中（注：包括TN-C-S系统中户内TN-S部分），中性线不需要隔离和开关。英国IEE标准《电气安装规范》中也规定：在电源进线处除单相回路外，TN-S、TN-C-S系统三相回路应断开全部相线而不要求断开中性线。

如此规定其缘由是，TN-C-S系统电气装置设有总等电位联结。在IEC 60364标准和我国有关防电击标准中，总等电位联结都规定为各种接地系统内必不可少的基本防电击措施。当进行电气检修时，即使中性线没有隔离而带有从电源侧传导来的对地故障电压V_f，但由于存在总等电位联结的缘故，所有外露导电部分和装置外导电部分都处于同一电位水平V_f上，而不存在电位差，检修人员接触中性线时不会遭受电击，甚至连触电的感觉都没有。因此在有总等电位联结的TN-S系统不必为电气检修安全而隔离中性线。

上述IEC 60364-4-46中不隔离中性线的规定未提及TT系统，说明TT系统内应隔离中性线。英国IEE标准《电气安装规范》也规定TT系统（也包括IT系统）电气装置内的电气隔离应隔离所有带电导体，其中包括中性线。虽然作了总等电位联结，但TT系统的中性线与地绝缘而未与总等电位联结导通，它与地间存在故障电压引起的电位差V_f，此电位差将对电气检修人员构成电击危险。因此对TT系统（也包括不常用的IT系统），必须在总电源进线处和有需要的局部场所电源进线处将中性线和相线同时隔离。

由于我国较多采用TN系统，如果按IEC和IEE标准的规定，不在TN系统装用四极开关，只在TT系统装用四极开关，则四极开关的装用可大大减少，这对提高电气安全水平和节约建设投资都是有好处的。

除了为电气检修安全隔离中性线外，TT系统内的漏电保护器（以下简称RCD）为保护出现两个故障后的电气安全也要求隔离中性线。TT系统因发生接地故障而会使中性线带故障电压V_f。因中性线包有绝缘，这一故障并不直接引起事故。但如果再发生第二个故障，相线碰外壳的设备接地故障，则RCD瞬间跳闸。如果RCD未隔离中性线，RCD跳闸后故障电压V_f将通过设备绕组和绝缘损坏的故障点传导至设备外壳上而导致电击事故。这当然是很不安全的，因此为防这种两个故障引起的电击事故，TT系统内RCD在断开相线时必须同时断开中性线以隔离V_f的传导。在TN-S系统内（包括TN-C-S系统的户内TN-S部分）却不存在这种危险。这是因为在TN-S系统中的中性线和PE线互相导通且电位接近，而PE线又纳入等电位联结内，处于同一V_f电位水平上而不出现电位差，不会导致电击事故发生，自然不要求断开中性线。因此IEC标准和IEE标准都对TN系统和TT系统内RCD的刀极数规定了不同的要求。如IEC 60364-5-53—2001中规定：RCD必须保证被保护回路所有带电导体的断开，在TN-S系统中，如供电条件认可中性线为可靠地电位，则中性线不需要断开。需要说明的是，地电位是指大地的电位，在有总等电位联结的系统，地电位是指总等电位联结接地母排处的参考电位。

在英国、美国和日本广泛采用TN-C-S系统，因此英国IEE规定：RCD应能同时断开回路全部相线，而不要求断开中性线。德、法等欧洲国家广泛采用TT系统，因此他们生产的RCD几乎全部为四极或二极的。

单相回路内如果中性线开关触头导电不良，不会出现上述三相回路中因“断零”烧坏用电设备的问题。因此为了提高电气安全水平，单相双极开关得到较多的应用。例如照明回路单相总电源进线开关和分支回路的单相电源进线开关，不论其接地系统为何种类型，都应将中性线隔离，即采用双极开关，这样做可以提高电气安全水平。例如防止因设备相线、中性线接错而引起的事故，不会发生“断零”引起的危险。对此英国IEE标准规定：任何接地系统的单相电源进线总开关或总断路器应能将两根带电导体都分断。